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Metabolismo de Células de Mamíferos Cultivadas In Vitro - Coggle Diagram
Metabolismo de Células de Mamíferos Cultivadas In Vitro
Células de mamíferos estão adaptadas a um ambiente que mantém homeostasia
Padrão das células é alterado em cultura in vitro
Situação de estresse
Processo de imortalização
Alterações genéticas com consequência no metabolismo celular
Metabolismo desregulado quando cultivada in vitro
Consumo elevado e ineficientes fontes de carbono, nitrogênio e energia
glicose e glutamina
Geração de metabolitos indesejáveis
Lactato e amônio
Diferentes vias metabólicas
Glicose
Ciclo pentose fosfato
Ciclo dos ácidos tricarboxilícos
Fosforilação Oxidativa
Glutaminólise
Metabolismo de outros aminoácidos
Metabolismo da glicose
Transportadores proteicos específicos nas membranas das células transportam a glicose e incorporam no seu interior
Direção de transporte: Interior da célula
GLUT1
Sintetizada em diferentes níveis em todos os tecidos
Responsável pelo transporte constitutivo de glicose
GLUT2
Menor afinidade com a glicose
Permite o transporte de frutose, manose e galactose
Difusão facilitada
Saturável
Bidirecional
Controlado por gradiente de concentração
Transporte Simporte com sódio
Gradiente de concentração do íon
Velocidade de consumo é dependente da concentração do meio
Conclui-se que as celulas de mamiferos estão desreguladas
Na presença de glicose não limitante, consomem a uma velocidade muito maior que a requerida
Equilibrio do potencial redox
Formação de lactato a partir de piruvato
Alta velocidade glicolítica
Gera NADH
Sistema de transporte na mitocondria oxida esses compostos incorporados (NADH) através da cadeia respiratória
A velocidade de intercambio dos transportadores pode limitar a velocidade de regeneração do NAD no citosol
Eficiência do sistema de transporte pode ser baixa em relação a velocidade da glicólise
Ruptura da regulação glicolítica
Atividade da hexoquinase associada a membrana não regulada por G6P
Baixa atividade das enzimas piruvato desidrogenase e carboxilase
Impede um ajuste correto entre o fluxo e o TCAc
Hexoquinase
6-fosfofrutoquinase
piruvato quinase
Em celulas imortalizadas, apresenta pouca afinidade com o substrato
"gargalo" na glicolíse ao nível do fosfoenolpiruvato
acumulo de intermediáriosda glicose
alteração do controle regulatório da 6-fosfofrutoquinase
Metabolismo da Glutamina
Fonte de energia para célula através do fornecimento de TCAc
Requerida como fonte de nitrogênio na síntese de pirimidinas e purinas, açúcares, NAD e asparqagina
Conversão de glutamina a glutamato pela enzima glutaminase ativada por fofato
via GDH
glutamato é desaminado a alfa-KG liberando o grupo amônio da glutamina
Incorporado ao TCAc
Geração de metabólitos intermediários
oxalaceto
via aminotransferases
glutamato convertido em alfa-KG
amonio liberado é transferido a oxalacetato para formar asparato ou piruvato para formar alanina
pode ser usada pelas celulas como mecanismo interno para balancear a produção excessiva de amonio
rápido consumo de glutamina
associada a alta concentração de glutamina utilizada no meio de cultivo
Interação entre as vias metabolicas da glicose e glutamina
depende fortemente das conc. relativas de glicose e glutamina e podem ser diferentes para cada linhagem celular
glicose
em conc. minima nao limitante a velocidade de consumo aumentará proporcionalmente com o incremento de sua concentração no meio até alcançar valor max
Metabolismo de outros aminoácidos
rapidamente consumidos
valina, isoleucina, leucina, lisina e cisteína
cisteína une cadeias pepitidicas através de pontes de sulfeto
baixa proporção
treonina, arginina, fenilalanina, serina, histidina, metionina e glicina
produzidos e secretados pelas celulas
alanina, prolina, asparato, asparagina e glutamato
a produção da alanina resulta em um alto metabolismo da glutamina
o metabolismo desses aminocidos converge a um numero reduzido de compostos intermediários que se incorporam no TCAc
Principais produtos finais do metabolismo e seus efeitos
o crescimento e a viabilidade celular sao prejudixados pelo esgotamento de nutrientes e pelo efeito negativo que ocorre pelo acumulo de lactato e amonio
requer uso de controle de pH
Redistribuição do metabolismo celular
obtenção de um perfil de cultivo sem a severa desregulação do metabolismo da glicose e glutamina
nesse cenario, permitira alcançar maior crescimento celular e produtividade do produto
otimização da alimentação de glicose e glutamina
reformulação do meio por substituição da glicose/glutamina
aplicação da engenharia metabolica nas celulas para obter um perfil metabolico diferenciado